近年來,伴隨著數(shù)據(jù)科學(xué)的迅猛發(fā)展,“大數(shù)據(jù)”似乎一夜之間融入到各行各業(yè),并滲透進(jìn)人們的生活,對于一向吸引著人類探索和求知目光的海洋來說,亦不例外。大數(shù)據(jù)甚至與人工智能、超算一起被譽(yù)為帶動海洋科學(xué)發(fā)展的“新三駕馬車”。
在新的時代背景下,如何獲取、管理和用好海洋大數(shù)據(jù),發(fā)揮其在智慧海洋建設(shè)中的靈魂作用,如何實現(xiàn)海洋大數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能的交叉融合,讓人類的智慧之光持續(xù)閃耀在深海大洋,已成為當(dāng)今海洋學(xué)界繞不開的重要話題。
大數(shù)據(jù)智慧海洋建設(shè)
“國家海洋利益拓展到哪里,‘透明海洋’工程就建設(shè)到哪里?!?/STRONG>
國家發(fā)展和改革委員會完成了2018年度國家地方聯(lián)合工程研究中心擬確定名單中,由中國海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院院長、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實驗室(以下簡稱“海洋試點(diǎn)國家實驗室”)高性能科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真平臺主任魏志強(qiáng)教授領(lǐng)銜申報的“海洋大數(shù)據(jù)國家地方聯(lián)合工程研究中心”在列。作為中國海洋大學(xué)首個國家地方聯(lián)合工程研究中心,此中心的設(shè)立對于推動青島海洋科技創(chuàng)新能力建設(shè),特別是以海洋大數(shù)據(jù)為核心的智慧海洋建設(shè)無疑是重大利好消息。
何為智慧海洋?在魏志強(qiáng)看來,就是把新一代信息技術(shù)融合到海洋領(lǐng)域。大數(shù)據(jù)、超算和人工智能作為新一代信息技術(shù)的典型代表,自然而然成為了智慧海洋建設(shè)的核心支撐。聚焦海洋領(lǐng)域的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù),他簡潔地歸納為三大板塊:“大數(shù)據(jù)怎么來”“大數(shù)據(jù)怎么放”“大數(shù)據(jù)怎么用”,即海洋大數(shù)據(jù)的獲取、存儲和應(yīng)用。
早在2014年,中國科學(xué)院院士、中國海洋大學(xué)副校長、海洋試點(diǎn)國家實驗室主任吳立新便提出了“透明海洋”大科學(xué)計劃:即圍繞我國海洋環(huán)境綜合感知與認(rèn)知、資源開發(fā)與權(quán)益維護(hù)等國家重大需求,以“海洋物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)為核心,面向全球海洋及重點(diǎn)海區(qū)的海洋環(huán)境與目標(biāo)信息感知,實施“海洋星簇”“海氣界面”“深海星空”“海底透視”和“深藍(lán)大腦”五大計劃,提升我國在海洋環(huán)境觀測預(yù)測、海洋權(quán)益維護(hù)等方面的科研能力和水平,支撐海洋強(qiáng)國建設(shè)?!皣液Q罄嫱卣沟侥睦?,‘透明海洋’工程就建設(shè)到哪里。”吳立新如此描繪“透明海洋”大科學(xué)計劃的美好藍(lán)圖。
四年多來,在這一“上天下海駐底”的五大計劃驅(qū)動之下,“透明海洋”在海洋觀測領(lǐng)域,尤其是海洋大數(shù)據(jù)獲取方面頗有建樹,并逐漸朝著“看得清、查得明、報得準(zhǔn)”的目標(biāo)邁進(jìn)。初步構(gòu)建了世界上最大規(guī)模的區(qū)域海洋潛標(biāo)觀測網(wǎng)——“兩洋一?!睗摌?biāo)觀測網(wǎng),突破了潛標(biāo)實時傳輸這一全球性難題,首次實現(xiàn)深海數(shù)據(jù)長周期穩(wěn)定實時傳輸并共享應(yīng)用;“白龍”浮標(biāo)成功布放印度洋,數(shù)據(jù)上傳GTS實現(xiàn)全球?qū)崟r共享;國內(nèi)最大規(guī)模海洋智能裝備立體組網(wǎng)觀測在南海成功進(jìn)行;高分辨率“兩洋一?!焙Q蟆髿怦詈项A(yù)報系統(tǒng)研制成功,并進(jìn)入常態(tài)化預(yù)報。
打造經(jīng)略海洋新高地
擁有海洋大數(shù)據(jù)可以更好地認(rèn)識海洋,掌控大數(shù)據(jù)才能更好地經(jīng)略海洋。
“通過海洋觀測和探測獲得的大數(shù)據(jù),好比是產(chǎn)品加工的原材料,我們不僅要有存儲原材料的倉庫,還要有科學(xué)合理的制度體系把原材料管理好,做到安全、可控、高效;緊隨其后的是原材料的加工環(huán)節(jié),加工首先要有設(shè)備,其次要有工藝。”魏志強(qiáng)用如此生動的比喻來描述海洋大數(shù)據(jù)的存儲、管理、分析和加工。
在魏志強(qiáng)看來,海洋大數(shù)據(jù)的加工處理主要取決于“軟”“硬”兩個方面,“軟”是指“算法”即數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù);“硬”是指裝備,即超級計算機(jī),兩者之和便是大家耳熟能詳?shù)摹俺恪薄?/P>
2018年10月18日—20日,由中國計算機(jī)學(xué)會主辦,中國計算機(jī)學(xué)會高性能計算專業(yè)委員會、海洋試點(diǎn)國家實驗室、中國海洋大學(xué)和國家超級計算濟(jì)南中心共同承辦的第十四屆全國高性能計算學(xué)術(shù)年會在青島舉行。來自海洋和信息技術(shù)領(lǐng)域的多位專家學(xué)者,圍繞超算與智慧未來、透明海洋、深藍(lán)大腦、國產(chǎn)E級、海洋量子等7個板塊進(jìn)行了深入探討,為“超算”與海洋科研深度融合把脈開方。
擁有海洋大數(shù)據(jù)可以更好地認(rèn)識海洋,掌控大數(shù)據(jù)才能更好地經(jīng)略海洋,超算便是掌控海洋大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。在世界范圍內(nèi),可以說海洋科研與超算相伴而生,且有歷代超算皆率先應(yīng)用于以海洋為核心的地球科學(xué)的先例。為了實現(xiàn)海洋大數(shù)據(jù)處理更快、更準(zhǔn)、更精的目標(biāo),魏志強(qiáng)和他的團(tuán)隊一直在努力。
海洋試點(diǎn)國家實驗室擁有目前全球海洋科研領(lǐng)域運(yùn)算速度最快的P級超級計算機(jī),每秒運(yùn)算速度最快可達(dá)2.6千萬億次,并構(gòu)建了目前全球速度最快的百G超寬網(wǎng)絡(luò)、百公里毫秒級超低延時超算互聯(lián)網(wǎng)。魏志強(qiáng)結(jié)合中國海洋大學(xué)與海洋試點(diǎn)國家實驗室“你中有我、我中有你”耦合發(fā)展的特點(diǎn),把中國海洋大學(xué)優(yōu)秀的信息化人才隊伍與海洋試點(diǎn)國家實驗室的高起點(diǎn)平臺有機(jī)融合,聚焦海洋大數(shù)據(jù)分析處理,持續(xù)進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新。
“我們把海洋試點(diǎn)國家實驗室超算中心、國家超算濟(jì)南中心、國家超算無錫中心三個中心的超算大科學(xué)人工智能和大數(shù)據(jù)公共支撐平臺裝置統(tǒng)一互聯(lián)起來,構(gòu)建形成了一套超算大科學(xué)裝置群?!蔽褐緩?qiáng)說。在這一超算互聯(lián)網(wǎng)體系中,神威E級原型機(jī)、神威太湖之光、神威藍(lán)光、浪潮千萬億次超級計算機(jī)共同服務(wù)于海量、多源、異構(gòu)的海洋大數(shù)據(jù)分析處理,助力海洋強(qiáng)國建設(shè)。
篤定強(qiáng)國的藍(lán)色信念
“得知超級計算機(jī)解決了海洋數(shù)據(jù)‘碎片化’問題,大大提高了海洋觀測和預(yù)測能力,總書記十分高興。”
2018年6月12日,對于中國海洋學(xué)界來說是值得銘記的一天,也是令廣大海洋人激動的一天。這一天,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平來到了海洋試點(diǎn)國家實驗室,在這里他重申了建設(shè)海洋強(qiáng)國的信念。
“在超算仿真大廳,習(xí)近平認(rèn)真察看高性能科學(xué)計算和系統(tǒng)仿真平臺運(yùn)行情況,并向科研人員詳細(xì)詢問構(gòu)建超級計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、研發(fā)人工智能和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)‘深藍(lán)大腦’、打造國家一流海洋系統(tǒng)模擬器的最新進(jìn)展。得知超級計算機(jī)解決了海洋數(shù)據(jù)‘碎片化’問題,大大提高了海洋觀測和預(yù)測能力,總書記十分高興。”每當(dāng)看見或聽見新聞中提及這段話,魏志強(qiáng)總是心潮澎湃。
“深藍(lán)大腦”便是海洋試點(diǎn)國家實驗室高性能科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真平臺重點(diǎn)打造的“全球海洋人工智能與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)涵蓋全球與區(qū)域海洋和氣候預(yù)測、海洋藥物智能篩選、海底戰(zhàn)略性能源智能勘探、海洋生態(tài)系統(tǒng)演變預(yù)測、海洋大數(shù)據(jù)智能分析等眾多領(lǐng)域,致力于更準(zhǔn)確、更精細(xì)、更高效地為海洋科技創(chuàng)新服務(wù)。
2018年7月3日,在青島舉行的“2018年全球海洋院所領(lǐng)導(dǎo)人會議”上傳來令世界海洋藥物學(xué)界振奮的消息。中國工程院院士、青島海洋生物醫(yī)藥研究院院長、海洋試點(diǎn)國家實驗室學(xué)術(shù)委員會主任管華詩發(fā)布了全球首個海洋天然產(chǎn)物三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。
海洋天然產(chǎn)物三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫由海洋試點(diǎn)國家實驗室、青島海洋生物醫(yī)藥研究院和中國海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院等多家單位聯(lián)合開發(fā)完成,該數(shù)據(jù)庫容納了30117個海洋天然產(chǎn)物的準(zhǔn)確三維結(jié)構(gòu),可直接用于虛擬篩選與智能藥物設(shè)計,大大提升了海洋藥物的研發(fā)效率。
目前,借助該數(shù)據(jù)庫,管華詩團(tuán)隊已經(jīng)完成170余個美國FDA批準(zhǔn)的腫瘤藥物靶點(diǎn)對海洋化合物數(shù)據(jù)庫的精確篩選,發(fā)現(xiàn)1000余個具有開發(fā)前景的抗腫瘤藥物苗頭分子,經(jīng)過有機(jī)合成、生物實測、藥理藥效分析和臨床前試驗,發(fā)現(xiàn)了諸多可開發(fā)為海洋藥物的先導(dǎo)化合物。
當(dāng)下,魏志強(qiáng)正帶領(lǐng)他的團(tuán)隊與中國海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院的楊金波教授團(tuán)隊等攜手推進(jìn)“智能超算藥物組學(xué)”計劃,矢志深藍(lán),探尋資源,為海洋強(qiáng)國助力添彩,為人類發(fā)展造福。
《中國教育報》2019年05月27日第7版
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